(57)【要約】  締結具、ドライバー及び締結システムが形成され、締結具の一例は当該締結具のシャンク先端部またはその内部にドライバー係合可能表面を有する。取付表面及び前記取り外し表面のうちの少なくとも１つが、渦巻き部分を画定するように構成される例示の実施形態が含まれる。取付及び取り外し駆動表面が、隣り合うウイングの取付表面と前記取り外し表面との間に延在する内側遷移表面において、大きくなされたコア直径を横切るいくつかの例示の実施形態も含まれる。実施形態は、締結具のシャンク先端部またはその内部に取付表面及び取り外し表面を有する締結具を含む。
2019519743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結システムであって、
ヘッド、シャンク及び凹部を有し、前記凹部がドライバー係合可能表面を含み、かつ前記ドライバー係合可能表面が中心コアから半径方向に延在している複数のウイングを画定する締結具と、
前記締結具の前記凹部の前記ドライバー係合可能表面と傾動するマッチング表面によって形成されている端部を有し、前記マッチング表面が、中心コアから半径方向に延在しかつ前記ウイングと整合する複数の突出部を画定するドライバーと、を含み、
前記凹部の前記ウイングの各々は、前記ウイングを画定する取付表面、外側遷移表面及び取り外し表面を含む断面形状を有し、前記ウイングの各々は、隣り合うウイングの前記取付表面と前記取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続され、
前記断面形状は、幅と高さを有する１つのウイングを含み、前記ウイングの幅に対する前記ウイングの高さの比は、約０．４以下であり、
前記凹部の前記ドライバー係合可能表面は、前記ドライバーのマッチング表面をうけるように構成されていることを特徴とする締結システム。
【請求項２】
請求項１の締結システムであって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が０．７０よりも大きいことを特徴とする締結システム。
【請求項３】
請求項１の締結システムであって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が０．７７よりも大きいことを特徴とする締結システム。
【請求項４】
請求項１の締結システムであって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が約０．７７から約０．７８までの範囲内にあることを特徴とする締結システム。
【請求項５】
請求項１に記載の締結システムであって、前記ドライバー係合可能表面は渦巻き部分の形状で形成され、前記マッチング表面は整合する形状を有していることを特徴とする締結システム。
【請求項６】
請求項１に記載の締結システムであって、前記ウイングはペンタローブ構成で配されていることを特徴とする締結システム。
【請求項７】
請求項１に記載の締結システムであって、前記複数のウイングが５つのウイングから形成されていることを特徴とする締結システム。
【請求項８】
請求項１に記載の締結システムであって、前記シャンクは前記ヘッドと反対側の前記締結具の端部にあるシャンク先端部を有するねじシャンクであり、前記凹部は前記シャンク先端部において凹まされていることを特徴とする締結システム。
【請求項９】
請求項８に記載の締結システムであって、前記マッチング表面はドライバー端部の外表面であることを特徴とする締結システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の締結システムであって、前記ドライバー係合可能表面は、前記シャンク先端部の外表面であり、前記マッチング表面はドライバー端部において凹まされていることを特徴とする締結システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の締結システムであって、前記内側遷移表面は、前記中心コアの外周と一致していることを特徴とする締結システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の締結システムであって、前記ねじシャンクはねじ頂部において最大ねじ径を有しかつねじ谷部において最小径を有する雄ねじを含み、前記締結具は内側遷移表面において中心コア直径を有し、前記最大径に対する前記中心コア直径の比は約０．３よりも大きいことを特徴とする締結システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の締結システムであって、前記最大径に対する前記中心コア直径の比が約０．３と約０．４５との間であることを特徴とする締結システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の締結システムであって、前記最大径に対する前記中心コア直径の比が約０．３８よりも大きくと約０．５０よりも小さいことを特徴とする締結システム。
【請求項１５】
請求項８に記載の締結システムであって、前記ねじシャンクはねじ部及び非ねじ部を有し、前記非ねじ部が前記ねじ部と前記ヘッドとの間にあることを特徴とする締結システム。
【請求項１６】
請求項８に記載の締結システムであって、前記ドライバー係合可能表面は、前記ヘッドに対して長手方向においてシャンク先端部から開けられている皿穴であることを特徴とする締結システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の締結システムであって、前記皿穴は、第１の直径から内の直径に面取りされており、前記第１の直径は前記第２の直径よりも大きく、前記第１の直径は前記第２の直径よりも前記シャンク先端部に近いことを特徴とする締結システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の締結システムであって、前記面取りは約１００度の面取り角を有することを特徴とする締結システム。
【請求項１９】
請求項１に記載の締結システムであって、前記ドライバー端部は１つの点に対して面取りされており、前記面取りは約１６度と約１７度との間の角度を有することを特徴とする締結システム。
【請求項２０】
請求項１に記載の締結システムであって、前記ドライバーはシャフトを含むことを特徴とする締結システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の締結システムであって、前記ドライバーシャフトは、前記ドライバーの長手方向に対して約３０度の角度で前記マッチング表面に向けて面取りされていることを特徴とする締結システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載の締結システムであって、前記ドライバーは、前記凹部の皿穴に対応する皿穴領域を含み、前記ドライバー皿穴は前記凹部皿穴の面取り角よりも小さい角度で面取りされていることを特徴とする締結システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の締結システムであって、前記ドライバー皿穴の面取り角は約８０度であり、前記凹部皿穴の面取り角は約１００度であることを特徴とする締結システム。
【請求項２４】
請求項２０に記載の締結システムであって、前記シャフトは少なくとも１つのノッチを含むことを特徴とする締結システム。
【請求項２５】
請求項８に記載の締結システムであって、前記ドライバーはシャフトを含み、前記ドライバー係合可能表面はシャンク先端部から１の長さ延在し、前記ドライバーの前記マッチング表面は前記シャフトから他の長さ延在し、前記シャンクチップからの前記１の長さは前記シャフトからの前記他の長さよりも長いことを特徴とする締結システム。
【請求項２６】
ヘッド、シャンク及び凹部を含む締結具であって、
前記凹部は中心コアから半径方向に延在する複数のウイングを画定するドライバー係合可能表面を含み、
前記凹部の前記ウイングの各々は、前記ウイングを画定する取付表面、外側遷移表面及び取り外し表面を含む断面形状を有し、前記ウイングの各々は、隣り合うウイングの前記取付表面と前記取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続され、
前記取付表面及び前記取り外し表面のうちの少なくとも１つは渦巻き部分を画定するように構成され、
前記凹部の前記ドライバー係合可能表面は前記ドライバーのマッチング表面を受けるように構成され、
前記シャンクは前記ヘッドと反対側の前記締結具の端部にあるシャンク先端部を有し、前記凹部は前記シャンク先端部から凹まされていることを特徴とする締結具。
【請求項２７】
請求項２６に記載の締結具であって、前記断面形状は幅及び高さを有する１つのウイングを含み、前記ウイング幅に対する前記ウイング高さの比は約０．４以下であることを特徴とする締結具。
【請求項２８】
請求項２６に記載の締結具であって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が０．７０よりも大きいことを特徴とする締結具。
【請求項２９】
請求項２６に記載の締結具であって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が０．７０よりも大きいことを特徴とする締結具。
【請求項３０】
請求項２６に記載の締結具であって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が０．７７よりも大きいことを特徴とする締結具。
【請求項３１】
請求項２６に記載の締結具であって、前記凹部中心コアが第１の半径を有し、前記外側遷移表面が第２の半径を有し、前記第２の半径に対する前記第１の半径の比が約０．７７から約０．７８の範囲内にあることを特徴とする締結具。
【請求項３２】
請求項２６に記載の締結具であって、前記ウイングはペンタローブ構成で配されていることを特徴とする締結具。
【請求項３３】
請求項２６に記載の締結具であって、前記複数のウイングが５つのウイングから形成されていることを特徴とする締結具。
【請求項３４】
請求項２６に記載の締結具であって、前記ドライバー係合可能表面は、前記シャンク先端部の外表面であり、前記マッチング表面はドライバー端部において凹まされていることを特徴とする締結具。
【請求項３５】
請求項２６に記載の締結具であって、前記内側遷移表面は、前記中心コアの外周と一致していることを特徴とする締結具。
【請求項３６】
請求項２６に記載の締結システムであって、前記ねじシャンクはねじ頂部において最大ねじ径を有しかつねじ谷部において最小径を有する雄ねじを含み、前記締結具は内側遷移表面において中心コア直径を有し、前記最大径に対する前記中心コア直径の比は約０．３よりも大きいことを特徴とする締結具。
【請求項３７】
請求項３６に記載の締結具であって、前記最大径に対する前記中心コア直径の比が約０．３と約０．４５との間であることを特徴とする締結具。
【請求項３８】
請求項３６に記載の締結具であって、前記最大径に対する前記中心コア直径の比が約０．３８よりも大きくと約０．５０よりも小さいことを特徴とする締結具。
【請求項３９】
請求項２６に記載の締結具であって、前記ねじシャンクはねじ部及び非ねじ部を有し、前記非ねじ部が前記ねじ部と前記ヘッドとの間にあることを特徴とする締結具。
【請求項４０】
請求項２６に記載の締結具であって、前記ドライバー係合可能表面は、前記ヘッドに対して長手方向においてシャンク先端部から開けられている皿穴であることを特徴とする締結具。
【請求項４１】
請求項４０に記載の締結具であって、前記皿穴は、第１の直径から内の直径に面取りされており、前記第１の直径は前記第２の直径よりも大きく、前記第１の直径は前記第２の直径よりも前記シャンク先端部に近いことを特徴とする締結具。
【請求項４２】
請求項４１に記載の締結具であって、前記面取りは約１００度の面取り角を有することを特徴とする締結具。
【請求項４３】
締結具の製造方法であって、前記締結具はヘッド、シャンク及び前記締結具の前記ヘッドと反対側の端部にあるシャンク先端部を有し、
前記方法は、
スターター穴を形成するステップと、
中心コアから半径方向に延在する複数のウイングを画定するドライバー係合可能表面を形成するステップと、を含み、
凹部の前記ウイングの各々は、前記ウイングを画定する取付表面、外側遷移表面及び取り外し表面を含む断面形状を含み、前記ウイングの各々は、隣り合うウイングの前記取付表面と前記取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続され、
前記取付表面及び前記取り外し表面のうちの少なくとも１つは渦巻き部分を画定するように形成されることを特徴とする締結具の製造方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の製造方法であって、前記ドライバー係合可能表面を形成するステップはブローチ加工をするステップを含むことを特徴とする製造方法。
【請求項４５】
請求項４３に記載の製造方法であって、前記ドライバー係合可能表面を形成するステップは、パンチ加工をするステップを含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の相互参照
本出願は、２０１６年６月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／３５１，５４０の優先権を主張し、当該仮特許出願は全体が参照されることによって本願に包含される。
【背景技術】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、締結具、ドライバー、製造方法及び関連する工具を含む締結システムに関し、特に、締結具及びドライバーへの過度な応力無しに高い取付トルクを加えることが可能な渦巻き（またはらせん）駆動及び取り外し表面（spiral drive and removal surfaces）を有する締結具に関する。
【０００３】
少なくとも部分的に渦巻き部分（spiral segment）によって画定されるドライバーが係合可能な表面を有する締結具は、良好な結果と共に用いられている。このタイプの締結システムは、ステイシー（Stacy）に対して発行された米国特許第５，９５７，６４５号、第６，２３４，９１４号及び第６，３６７，３５８号（ステイシー特許）、及びディリング（Dilling）に対して発行された米国特許第７，８９１，２７４号、第８，１７１，８２６号及び第８，３８７，４９１号（ディリング特許）に記載されており、これらの全ては、本出願と共に共同所有される。これらの特許の開示内容は、これらの各々の全体を参照することで本明細書に包含される。ステイシー特許のドライブ表面（drive surface）は、取付及び取り外しの間のトルク伝達が最大化され、広範なドライバー／締結具接触面（driver/fastener interface）に亘って駆動荷重（driving load）が分散するように形成される。これらの教示の目的は、駆動表面（drive surface）の領域の拡大である。ディリング特許は、直径が大きくされたコアを用いてドライバー強度及び取付トルクを増大させることを議論している。
【０００４】
さらに最近のいくつかの出願には、締結具に高い取付トルクを付与する必要が記載されている。このようなトルクは、締結に用いられるドライバーの強度限界を超えて、ドライバーの破壊または締結具の損傷をもたらし得る。従って、改良されたドライバー／締結具接触面をもたらして、締結具またはドライバーに対する有害な影響無しに、締結システムの許容可能な取付トルク特性を増加させることが必要とされる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書おいて開示される実施形態は、締結具、ドライバー、締結システム、及び締結具及びドライバーの形成方法を含む。１つの例において、締結システムは、ヘッド、シャンク及び凹部を有する締結具を含み得、当該凹部は、ドライバーが係合可能な表面を含み、当該ドライバーが係合可能な表面は、中心コアから半径方向に延在する複数のウイング（wing）を画定する。１つの例において、締結システムは、締結具の凹部のドライバーが係合可能な表面との係合のためのマッチング表面（matching surface）によって形成されている端部を有し、当該マッチング表面は、上記ウイングとマッチングする中心コアから半径方向に延在する複数の突出部を画定する。さらに他の例において、凹部のウイングの各々は、ウイングを画定する取付表面、外側繊維表面及び取り外し表面を含む断面形状を含み、当該ウイングの各々は、隣り合うウイングの取付表面と取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続されている。１つの例において、断面形状は、幅と高さを有するウイングを含み、当該ウイング幅に対するウイング高さの比は、約０．４以下である。１つの例において、凹部のドライバーが係合可能な表面は、当該ドライバーのマッチング表面を受けるために形成されている。
【０００６】
本明細書において開示される実施形態は締結システムを含み、当該締結システムの一例は、第１の半径を有する凹部中心コア及び第２の半径を有する外側遷移表面を含み、第２の半径に対する第１の半径の比は０．７０より大きい。１つの例において、凹部中心コアは第１の半径を有し、外側遷移表面は第２の半径を有し、第２の半径に対する第１の半径の比は０．７７より大きい。他の例において、凹部中心コアは第１の半径を有し、外側遷移表面は第２の半径を有し、第２の半径に対する第１の半径の比は約０．７７から約０．７８の範囲内にある。他の例において、ドライバーが係合可能な表面は、渦巻き部分の形状で形成され、マッチング表面は、整合する形状（matching shape）を有している。さらに他の例において、ウイングは５つの耳たぶ形状（ペンタローブ形状）（pentalobular）の構成で配されている。
【０００７】
１つの例において、凹部及び／またはドライバーは５つのウイングを含む。他の例において、シャンクはヘッドと反対側の締結具の端部においてシャンク先端部を有するねじシャンク（threated shank）であり、凹部はシャンク先端部において凹まされている。１つの例において、マッチング表面はドライバーの端の外側表面である。さらに他の例において、ドライバーが係合可能な表面は、シャンク先端部の外部表面であり、マッチング表面はドライバーの端部において凹まされている。１つの実施例において、内側遷移表面は、中心コアの周囲に一致している。さらに他の例において、ねじシャンクは、ねじ山の頂において最大直径を有し、ねじの谷において最小直径を有し、締結具は内側遷移表面に置いて中心コア直径を有し、最大直径に対する中心コア直径の比は約０．３よりも大きくなっている。
【０００８】
１つの例において、最大直径に対する中心コア直径の比は、約０．３から約０．４５の間である。他の例において、最大直径に対する中心コア直径の比は、約０．３８よりも大きく約０．５０より小さい。他の例において、ねじシャンクはねじ部及びねじのない部分を有し、ねじのない部分はねじ部とヘッドとの間にある。さらに他の例において、ドライバーが係合可能な表面は、ヘッドに向かう長手方向においてシャンク先端部から開けられている皿穴である（countersunk）。
【０００９】
締結具の１つの例において、皿穴は、第１の直径から第２の直径に面取られ、第１の直径は、第２の直径より大きく、第１の直径は第２の直径よりもシャンク先端部に近い。他の例において、面取りされた面は、約１００度の面取り角を有する。さらに他の例において、ドライバー端部は、一点に向かって面取りされており、当該面取りされた面は約１６度と約１７度との間の角度を有している。１つの例において、ドライバーはシャフトを含んでいる。他の例において、ドライバーシャフトは、ドライバーの長手軸に対して約３０度の角度を持ってマッチング表面に対して面取りされている。さらに他の例において、ドライバーは、さらに凹部の皿穴に対応する皿穴領域含んでおり、ドライバー皿穴は、凹部皿穴の面取り角よりも小さい角度で面取りされている。さらなる例において、ドライバー皿穴の面取り角度は約８０度であり、凹部皿穴の面取り角は約１００度である。
【００１０】
１つの開示されている例において、ドライバーシャフトビットは、少なくとも１つのノッチを含む。他の例において、ドライバーはシャフトを含む。さらに他の例において、ドライバーの係合表面は、シャンク先端部からある長さ延在し、ドライバーのマッチング表面は、シャフトからある長さ延在し、シャンク先端部からの長さはシャフトからの長さより長い。
【００１１】
１つの開示されている締結具の例において、締結具は、ヘッド、シャンク及び凹部を有し、当該凹部は、中心コアから半径方向に延在している複数のウイングを画定するドライバー係合可能表面を含む。１つの例において、当該凹部のウイングの各々は、取付表面、外側遷移表面及び取り外し表面を有し、これらの表面はウイングを画定し、当該ウイングの各々は、隣り合うウイングの取付表面と取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続されている。締結具の１つの例において、取付表面及び取り外し表面のうちの少なくとも１つは、渦巻き部分を画定するように構成され、さらに他の例において、凹部のドライバー係合可能表面は、ドライバーのマッチング表面を受けるように形成されている。他の例において、シャンクは、締結具のヘッドの反対側の端部にあるシャンク先端部を有し、当該凹部は当該シャンク先端部内で凹まされている。
【００１２】
本明細書では、締結具の製造方法が開示されている。１つの例において、当該方法は、締結具の製造方法を含み、当該締結具は、ヘッド、シャンク、及び当該締結具の当該ヘッドの反対側の端部にあるシャンク先端部を有している。１つの例において、当該方法は、スターター穴を形成するステップを含む。他の例において、当該方法は、中心コアから半径方向に延在する複数のウイングを画定するドライバー係合可能表面を形成するステップを含み、凹部の当該ウイングの各々は、取付表面、外側遷移表面及び取り外し表面を含み、これらの表面がウイングを画定し、当該ウイングの各々は、隣り合うウイングの取付表面と取り外し表面との間に延在する内側遷移表面によって接続されている。さらに他の例において、取付表面及び取り外し表面のうちの少なくとも１つは、渦巻き部分を画定する様に構成されている。開示されている１つの例において、ドライバー係合可能表面を形成するステップは、ブローチ加工をするステップ（broaching）を含む。さらに他の例において、ドライバー係合可能表面を形成するステップは、パンチ加工をするステップ（punching）を含む。
【００１３】
さらなる詳細は、添付の図面及び以下の詳細な説明において提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】開示される実施形態による締結具の斜視図である。
【図２】開示される実施形態による締結具の側面及び断面図である
【図３Ａ】開示される実施形態による締結具の端面図である。
【図３Ｂ】開示される実施形態による締結具の端面図である。
【図４】開示される実施形態による締結ドライバーの斜視図である。
【図５Ａ】開示される実施形態による締結ドライバーの側面図である。
【図５Ｂ】開示される実施形態による締結ドライバーの端面図である。
【図５Ｃ】開示される実施形態による締結ドライバーの端面図である。
【図５Ｄ】開示される実施形態による締結ドライバーの側面図である。
【図６Ａ】開示される実施形態によるドライバーの断面図である。
【図６Ｂ】開示される実施形態によるドライバーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１乃至６は、例示として、本願の様々な実施形態の特徴を有する締結システムの締結具及びドライバービット（driver bit）を示している。開示されている実施形態は図面を参照して説明されるが、これらの実施形態は他の寸法を含む大体の形態で実現され得ることが理解されるべきである。
【００１６】
本願の締結具の例が図１乃至３に示されている。締結ピン（またはピン）２は、ヘッド４及びねじシャンク５を有している。ヘッド４は、本技術分野において従来から知られている構成を有し得、図１において、ヘッド４は平坦で凹まされたヘッドと共にねじシャンク５よりも大きい外径を有しており、平坦で凹まされたヘッドは、面取りされてねじシャンク５に接続されている。ねじシャンク５は、一例において、ねじ部２０及び非ねじ部または本体２２を有している。ねじ部２０は、外径２８及び内径２９を有するねじ２６を含んでいる。１つの例において、渦巻き状（spirally）に構成された凹部６がヘッド４と反対側のシャンク先端部２４内に形成されている。例えば、多くの機械加工または組立用途において、このようなピンが用いられ、ねじ及びドライバーがピンの同一の側からアクセス可能であり得る。例えば、飛行機の組立において、または他の用途において、ねじ締結具の片側取付が行われ得る。ピン２は、例えば、本技術分野で知られているトルクナットまたは他の雌ねじ受け具と共に使用され得る。凹部６は、例えば、ブローチ加工、パンチ加工または本開示を読んだ後の当業者が知得している他の方法によって形成され得る。
【００１７】
凹部６は、１つの例において、ドライバービット３と協働してピン２にトルクを与えるドライバー係合可能表面を含んでいる。これらのドライバー係合可能表面は、以下でさらに詳しく説明される。凹部６は、拡張部３０及び凹部先端部３２を含む追加の非ねじ込み構造（non-driving feature）を有し、１つの例において、これらはブローチ加工による凹部ウイングの形成のためのスターター穴として機能する。拡張部３０及び凹部先端部３２は、他の例において、凹んだウイングの形成の間に取り除かれて製造の間に溜まる材料のための場所をもたらす。ブローチ加工の１つの例において、ピン２は、穴から始まり、ウイング／凹部は材料をスターター穴の端部内へ削ることによってブローチ加工または形成される。いくつかの例示の用途（または顧客の仕様）において、削られた材料（一般にペタル（petals）として知られている）は、典型的には、機体組立または他の非常に繊細な製造業において、ＦＯＤ（Foreign Object Debris）を避ける為に除去される必要がある。この除去は、後工程ドリル工程によって行われ得る。凹部６は、皿穴（countersunk）３４を含み得る。皿穴３４は、図２に例示されるように、凹部の底に向かった方向に凹部の頂部から面取りされ得、面取り角αを有し、１つの例として、面取り角αは約１００度であり得る。凹部６／皿穴３４の頂部から凹部頂部３２までの長さは、長さＰであり、長さＰは凹部のサイズに応じて変わり得る。凹部６／皿穴３４の頂部からドライバー係合可能表面の底までの長さは、長さＴであり、長さＴも凹部のサイズによって変わり得る。
【００１８】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、凹部６はが形成されており、当該凹部６はドライバービット３の対応するマッチング表面（図５−６）と対になる渦巻き状に形成されたドライバー係合可能表面を有している。以下に説明するように、渦巻き状に形成されたドライバー係合可能表面及び対応するマッチング表面は、本明細書において締結具のウイング、またはドライバービットのローブ（lobe）及びまたは突出部と称され得る。しかし、この開示者の目的のために、ウイング、ローブ、及び／または突出部は、凹部及びドライバーの両方の共通の特徴について説明する為に相互に交換可能に互いに区別無く用いられ得る。      
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂに、凹部の断面が示されている。ドライバー係合可能表面は、複数のウイング７を画定している。従来の渦巻き状に構成された締結具と同様に、全体形状及びウイングの数は、図示された例から変更され得る。例えば、形状は、２、３、４、５、６またはそれ以上のウイングを含み得る。単一の凹部内のウイングの各々は、共にウイング７の各々を画定する取付表面８、外側遷移表面１１及び取り外し表面９を含む実質的に同様の形状を有している。図３Ｂに示すように、内側遷移表面１０は、隣り合うウイングの取付表面都取り外し表面との間に延在する。
【００２０】
凹部６及びドライバービット３の全体形状は、ドライバーと締結具との間のクリアランスをもたらして凹部６とドライバービット３との間の係合及び取り外しを促進する為にビット３が比較的小さくされている点を除いて同様である。さらに、ドライバービットの取付壁及び取り外し壁は、対応する凹部の壁と僅かに異なっており、ビットの回転は当該取り外し壁及び取付壁の両方における完全な直接係合をもたらし得る。上述のように、ドライバー／締結具相互作用面は、取付表面及び取り外し表面の両方において、渦巻きの部分の全体形状で構成されている。
【００２１】
図４−５には、ドライバービット３の一例の様々な視点からの図面が示されており、当該ドライバービット３は、締結具の凹部のドライバー係合可能表面と係合するマッチング表面を含んでいる。例示のビット３はシャフト５０を含み、当該シャフト５０は、マッチング表面に対して面取りされている部分５２を含み得る。部分５２の面取り角βは、任意の角度であり得る。１つの例において、部分５２の面取り角は、ビット３の長手軸に垂直な軸に対して約６０度（すなわち、ビット３の長手軸に対して約３０度）である。部分５２は、最小直径φＦに面取りされる（図５Ｄ）。
【００２２】
ドライバーは、シャフト５０と凹部の皿穴に対応するマッチング表面との間の皿穴領域５４を含み得る。皿穴領域５４は、１つの例において、角度εで面取りされ得る（図５Ｄ）。１つの例において、εは凹部皿穴の面取り角αよりも小さい。１つの例において、面取り角εは約８０度である。１つの例において、皿穴領域５４の最大径はφＥである。１つの実施例において、皿穴領域５４は、半径Ｒ１を有する曲線を介してマッチング表面５６へ遷移している。
【００２３】
ドライバーのマッチング表面５６は、シャフト５０から高さＨで延在している。１つの例において、ビット３は、シャフト５０からマッチング表面５６を越えて延在するビット点５８を含んでいる。ビット点５８は、１つの例において、ビット３の長手軸と垂直な軸に対して角度δで面取りされている（図５Ｄ）。１つの例において、δは約１６度と約１７度との間（これらを含む）である。１つの例において、マッチング表面５６は、半径Ｒ２を有する曲線を介してビット点５８に遷移している。
【００２４】
ビット３は、クイックリリースビットホルダー（quick release bit holder）（図示せず）と共に用いるために、ビット５０内にノッチ６２を含み得る。このノッチは、適切なクイックリリースホルダーに従った任意の形状であるかまたは位置にあり得る。１つの例において、ノッチ６２は角度γを有し、シャフト５０の後端から長さ６４の位置に配されている。１つの例において、γは約９０度であり、曲線半径は約０．０１０インチであり、長さ６４は約５／１６インチであり、ノッチ角度オフセットは約３０度である。
【００２５】
ピン２とシャンク先端部２４の係合表面は凹まされて、図示されているマッチングするオスとして構成されたドライバーを受けるように示されている。しかし、参照されることによって本明細書に包含される'３５８特許の図１３ａ及び１３ｂに示されているように、メスとして構成されたドライバーと係合するようにシャンク先端部の外側表面として係合表面が設けられることも同様に可能である。
【００２６】
ドライバービットの形状及び凹部の形状の詳細は、図６Ａ及び図６Ｂに示されている。簡略化のために、ドライバーの断面図のみが示され、上述したように、凹部が僅かに異なった寸法ながら同様の形状になされることが理解される。さらに、図３Ａ及び図３Ｂに例示されるように、凹部は見る方向に応じてドライバービット形状の反転像として示され得る。
【００２７】
図６Ａ及び図６Ｂは、例示の６つウイングのあるビット３の断面を、透視的に示した従来技術の２つの渦巻きドライバー７０及び７２の断面とともに示している。ビット３の断面は、従来例の渦巻きドライバー７０（φＢ'）及び７２（φＢ"）のコア１２'、１２"直径を越えて大きくさせられているコア１２直径φＢで形成されている。全体直径φＡは、比較のドライバーの間で変わらず、それによって、大きくなされたコア直径φＢを収容するためにウイング７の各々の高さｈを小さくすることが必要とされる。このことは、駆動表面に関する表面領域の減少及び作用及び／または締結強さに対する予測される欠点を伴う対応する凹部容積の増大をもたらす。シャフト先端部に凹部を有するいくつかの例において、このことは、ねじ直径（最大ねじ径及び最少ねじ径）に対するコア直径の増大をもたらす。ウイング７の断面は、取付表面８及び取り外し表面９を平行に外側移動させることで変形され、尖っていない丸まった（blunt）外側遷移表面１１を伴った面取りされた（truncated）ウイング形状が形成される。丸まった外側遷移表面１１は、コア１２と同心でありコア直径φＢよりも大きい直径oＡを有する円の部分に一致するように形成される。取付表面８及び取り外し表面９は、例えば、隣り合うウイングの間の、例えば内側遷移表面１０ａを伴うウイング７ａ及び７ｆの間の内側遷移表面１０において、コア直径を横切るように形成される。遷移表面１０は、コア直径に一致する凹んだ形状を有している。内側遷移表面１０から取付表面への遷移は、半径Ｃを有する曲線（図５Ｃ）と一致していていもよく、取付表面９からの遷移及び外側遷移表面は半径Ｄを有する曲線と一致していてもよい（図５Ｃ）。
【００２８】
図６Ｂ及び部分拡大図６Ａに示すように、６ウイングのビット３の断面は、ウイングまたは突出部７を有している。ウイング７は、取付駆動表面（installation drive surface）８、外側遷移表面１１及び取り外し駆動表面（removal drive surface）９によって各々画定される。隣り合うウイングは、内側遷移表面１０においてコア円周１２を横切っている。比較のために、コアからある直径（oＢ‘及びoＢ“）だけ外側に延在し、かつ取付駆動表面４６'、４６"及び取り外し駆動表面４８'４８"によって画定されるウイングを有する従来技術のドライバー７０、７２が透過的に示されている（図６Ａ）。
【００２９】
性能における欠点の代わりに、これらの変更は、対応するドライバーの強度の向上をもたらし、かつピン２に対する有害な影響無しに渦巻き駆動締結システムに対する取付トルクの著しい向上をもたらした。このことは凹部６がねじシャンク５のシャンク先端部２４内にあるピンの構成に対する特別な利点であり、増大された凹部のサイズは、ウイングの外側遷移表面とねじの最小径との間の壁強度の低減をもたらす。駆動表面領域の減少は、駆動表面からコア迄の向上された分布特性によって相殺される。
【００３０】
表１及び２は、ウイングが５つ形成された凹部の非限定的な例示の構成（表１）及び対応する５つのローブ／突起が形成されたドライバー（表２）についての例示の寸法をインチで示している（他に記載がなければ）。例示のピン及びドライバービットの成功試験で与えられた最少ねじりモーメントも示されている。表１のチャートに示されている寸法及び対応する強度は、本願の締結システムによってもたらされる著しい利点を表している。
【００３１】
【表１】
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このシステムの向上した強度及び向上した取付トルクは、凹部及び従来の渦巻き締結システムを超えて増大されたコア直径を伴って構成されているドライバーによるものである。取付表面７及び取り外し表面８の凸状の連続部として遷移表面を形成することよって駆動表面の面積を維持することに挑戦することは論理的であった。本願の主題に従う代わりに、駆動表面８及び９がウイング７の間の遷移表面１０においてコア直径を横切るように形成され、当該遷移表面１０はコア直径と一致する凹んだ形状を有している。これはコア強度を与えるが、さらにウイングの断面を切り取り、駆動表面領域を減少させる。さらに、ウイングの断面の外側の先端を切り取ること、及び駆動表面を従来技術の構成を用いて外側に平行に移動させることによって、ウイングは大きくなされ得かつ丸まった先端によって形成され、システムの強度はさらに増大させられる。ウイングの質量中心が外側に移動し、それによって向上した荷重分布がもたらされることが認められる。
【００３２】
このことは、コア直径を越えて凹部及びドライバーの断面の両方のウイングの半径方向拡がりを小さくすることに付随してもたらされる。ドライバー／凹部のウイング断面は、平行な太陽で取付表面及び取り外し表面を移動させることにとって丸まった先端を伴う面取りされた（切り取られた）ウイング形状を形成することによってさらに変形される。丸まった先端部が形成されて、コアと同心でコアの直径より大きい直径を有する円と一致させられる。
【００３３】
１つの例において、このことを達成するために、凹部６のウイング部分の断面（ビット３のウイング部分の断面も）が、コアの周縁１２から外方にかつ外側遷移表面１１から内方に切り取られる。このような態様で、ウイング７は、ウイングの外側遷移表面の直径φＡに対するコア直径φＢの比が、１つの例において、０．７０より大きくなるように、且つウイング７の間の遷移表面１０がコアの周囲の凹んだ部分であるように形成される。他の例において、ウイングの外側遷移表面の直径φＡに対するコア直径φＢの比は０．７７より大きく。さらに他の例において、ウイングの外側遷移表面の直径φＡに対するコア直径φＢの比は、約０．７７と約０．７８との間である。
【００３４】
さらに、ウイング７（凹部）の幅ｗ、または対応するビットの突出部は、従来の締結システムと一致するように駆動表面のプロファイルを維持しつつ大きくなされ得る。ウイング断面の幅ｗに対するウイング断面の高さｈのｈ／ｗは、１つの例において約０．４以下になるように形成される。また、他の例において、約０．３５以下である。また、他の例において、約０．３２以下または約０．３０と約０．３２との間である（両立的に）。一方、従来の締結システムのφＢ／φＡの比は、約０．４６及び０．６６とそれぞれ計算され得、従来の締結システムの比（ｈ／ｗ）は、約０．９及び約０．５と計算され得る。
【００３５】
説明されたいくつかの例において、コア直径φＢの対応する最大ねじ径に対する比は、約０．３以上であり得る。他の例において、コア直径φＢの対応する最大ねじ径に対する比は、約０．３５以上と計算され得る。他の例において、コア直径φＢの対応する最大ねじ径に対する比は、約０．３と約０．４５との間（これらを含む）と計算され得る。または、他の例において、約０．３８と約０．５０との間（これらを含む）と計算され得る。
【００３６】
これらの変更された寸法は、ビット強度における著しく有利な向上をもたらすと証明されている。
【００３７】
本願の主題が渦巻きに構成された駆動表面を有する締結システムに関して説明されたが、当該構造及び方法は、他の十字型形式の締結システム、特に、米国特許第６，０１７，１７７号（発明の名称「Hexalobular internal driving feature for bolts and screws」）及び「iso.org」で利用可能なＩＳＯ１０６６４に記載されているようなヘキサローブ形式の締結システム、に同様に適用されると考えられる。
【００３８】
この態様にて、締結システムの全体的な性能を損なうことなくドライバーに関する強度特性の向上をもたらす新規かつ独特な締結システムがもたらされる。
【００３９】
上述の説明は、本発明の単なる例示であることが理解されるべきである。様々な代替例及び変形例が、本発明から逸脱することなく当業者によって考案され得る。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲にある全ての代替例、変形例及び変更例を包含することが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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